В начале времен обнаружен загадочный космический пузырь

Новости обсерватории Кек
23 апреля 2009 года

Используя несколько телескопов, включая обсерваторию им В.М.Кек, астрономы обнаружили гигантский газовый объект, который может быть одним из самых ранних предков формирующейся галактики. Этот объект, дублирующий расширенный пузырь Лиман-Альфа (Lyman-Alpha) и определенный как Химико (Himiko), расположен на расстоянии примерно 13 миллиардов световых лет от Земли и протянулся на 55 тысяч световых лет – теперь это рекорд такой ранней точки во времени.

“Измерение расстояния до этого объекта с помощью инструментария Кек стало фундаментом этого открытия,” говорит Тафт Армандофф (Taft Armandroff), директор обсерватории Кек. “Наблюдения показывают, что этот гигантский газовый объект сформировался, когда Вселенной было всего 800 миллионов лет – это время, в котором астрономы никак не ожидали увидеть подобный объект.”

В действительности астроном Масами Аучи (Masami Ouchi), член обсерваторий Института Карнеги, не был уверен, что он и его коллеги увидели, когда обнаружили Химико. Даже с использованием данных лучших в мире телескопов, пузырь Лиман-Альфа – один из наиболее удаленных объектов, который когда-либо видели. Расстояние до него не дает возможности исследователям просто определить его физическое происхождение. Объект мог быть ионизованным газом, разогреваемым супермассивной черной дырой, доисторической галактикой с большой газовой аккрецией, столкновением двух больших молодых галактик, суперветром от области интенсивного рождения звезд или одиночной гигантской галактикой с массой в 40 млрд. солнечных, говорит Аучи, который руководил группой астрономов США, Японии и Великобритании при открытии Химико.

“Я никогда не думал, что такой большой объект может существовать на такой ранней стадии эволюции Вселенной,” говорит Аучи “Я удивлен этим открытием, поскольку согласно космологии Большого Взрыва, сначала образуются малые объекты, а затем они объединяются, чтобы создать большие системы.” Этот объект размером в 55 тысяч световых лет, грубо можно сопоставить с радиусом Млечного Пути. И еще, он существует в то время, когда возраст Вселенной был всего лишь 6% от возраста сегодняшней Вселенной, объясняет Аучи.

В первый раз они нашли Химико в созвездии Кита с использованием телескопа Субару. Объект был среди других 207 удаленных кандидатов – галактик, только казался необычно большим и ярким для такого расстояния. Поэтому команда сомневалась, использовать ли драгоценное время телескопа на такой таинственный кандидат, который вполне мог оказаться объектом на переднем плане, который искажал изображение галактики на заднем, Аучи говорит, что астрономы решили все-таки получить его спектр, используя телескоп Кек и его мультиобъектный спектрограф, а также приборы Carnegie’s Magellan/IMACS, и тогда смогли измерить расстояние до Химико.

Большинство открытых на текущий момент пузырей Лиман-Альфа расположены на расстояниях, соответствующих возрасту Вселенной в 2-3 миллиарда лет. Но данные показали, что Химико находится в эпоху ре-ионизации, которая произошла между 200 миллионами и одним миллиардом лет после Большого Взрыва, и которая является сейчас самой ранней наблюдаемой точкой в истории Вселенной. Для лучшего понимания эпохи ре-ионизации, астрономы ищут характерные линии водорода, излученные в то время, когда облака ионизованного газа рассеивали свет в определенных направлениях. Теоретические исследования предполагают, что первые звезды и галактики сформировались из нейтральных атомов водорода и эти объекты последовательно излучали ультрафиолетовые фотоны, ре-ионизующие Вселенную.

Спектр Химико ясно обнаружил линии эпохи ре-ионизации, что показывает расстояние до объекта в 12.9 миллиардов световых лет, говорит Аучи. Исследование появится в выпуске Астрофизического Журнала от 10 мая.

Данные получены с помощью инфракрасного телескопа НАСА Спитцер, инфракрасного телескопа Великобритании, а также в радиоволнах – на Очень Большом Миллиметровом массиве и рентгеновские данные – на телескопе Икс-ММ Ньютон, что позволило астрономам оценить видимую массу Химико и интенсивность рождения звезд в нем. Астрономы также начали выяснение, содержит ли объект активную сверхмассивную черную дыру в центре.

Само по себе существование Химико – загадка, но, поскольку он отмечает целый новый класс объектов, которые являются предками современных галактик, астрономы должны были уже найти меньшие объекты такого рода в удаленных областях, говорит член команды Алан Дрессье также из института Карнеги. Но этот объект в настоящее время пока один. Его открытие поэтому затрудняет его классификацию по широко-распространенной в настоящее время модели эволюции галактик.

Исследование спонсировалось НАСА через грант, выделенный Калифорнийским Технологическим Институтом и Лабораторией Реактивного Движения, а также Институтом Карнеги. Результат основан частями на данных, полученных на обсерватории Кек при научном партнерстве между Калифорнийским Институтом Технологии, Университетом Калифорнии и НАСА; на телескопе Субару, эксплуатируемом Национальной Астрономической Обсерваторией Японии; телескопом Спитцер, управляемым Лабораторией Реактивного Движения для НАСА; телескопами Магеллан, эксплуатируемыми консорциумом, состоящим из Института Карнеги, Гарварда, MIT, Мичиганского Университета и Университета Аризоны; а также инфракрасным телескопом Великобритании, под управлением Совместного Астрономического Центра от имени Совета по Науке и Технологиям Великобритании.

Credit: M. Ouchi et al.

Комментарий доктора Майкла: мы нашли объект, который отстоит от нас так далеко, что Вселенной в то время было меньше миллиарда лет...